[发明专利]一种远程运动中心机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种远程运动中心机构，属于医疗器械领域。

背景技术

为了使机器人末端的体积尽量小，机器人末端姿态的改变不影响整个机械臂的运动，颅颌面外科手术辅助机器人采用远程运动中心机构加一个三自由度的机械臂的机构。这种机器人自由度的分布形式与最早由约翰霍普金斯大学的Taylor教授发明的PAKY机器人类似，PAKY机器人由一条7自由度的被动机械臂和一个末端执行机构构成。机械臂控制机器人末端的定位点的位置，而机器人末端的机构有两个自由度，控制手术工具的姿态。这样的好处是当手术工具定位点的位置不变但姿态需要改变时，机器人的机械臂可以保持不动，只需要机器人末端机构运动即可。

如图1所示，传统远程运动中心机构通过平行四边形BCGH保证轴线GH与轴线AB始终保持同步。远程运动中心机构可以使驱动后置，并实现末端姿态的变换，可以消除电机的体积对医生的影响。但是传统的远程运动中心机构连杆较多，占用了很大的空间，仍然会影响医生的手术操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、精密度高的远程运动中心机构，不会妨碍医生的操作或视线，实现对手术工具姿态的精确定位及控制。

实现本发明目的的技术方案是：一种远程运动中心机构，包括电机盒、连杆装置、传动箱和夹具；所述电机盒内设有第一电机；所述连杆装置包括第一连杆、第二连杆、第一支撑杆、第二支撑杆和支撑杆支架；所述第一连杆、第二连杆、第一支撑杆以及第二支撑杆平行设置；所述传动箱包括两块对称设置的立板，两块立板之间通过定位销连接；所述两块立板之间从右至左依次设有第一转轴、第二转轴和第三转轴，并且第一转轴、第二转轴和第三转轴的两端分别与两块立板转动连接；所述第一转轴的两端分别与第一连杆和第一支撑杆的一端固定连接；所述第二转轴的两端分别与第二连杆和第二支撑杆的一端转动连接；所述第一连杆的另一端与第一电机的输出轴固定连接；所述第二连杆的另一端与电机盒转动连接；所述第一支撑杆和第二支撑杆的另一端均与支撑杆支架转动连接；所述支撑杆支架与电机盒固定连接；所述第一转轴和第三转轴上均设有第一同步带轮，并且两个第一同步带轮上环绕有第一同步带；所述夹具固定在第三转轴的一端端部。

所述电机盒内还设有第二电机；所述连杆装置的第二连杆内设有钢丝和两个钢丝轮，钢丝的两端分别固定并缠绕在两个钢丝轮上；所述两个钢丝轮与第二连杆构成摩擦副，其中一个钢丝轮固定在第二电机的输出轴上，另一个钢丝轮固定在第二转轴的端部；所述第三转轴包括空心轴和实心轴，空心轴与实心轴之间通过自润滑轴套构成滑动副；所述第一同步带轮固定在空心轴上；所述第二转轴和实心轴上均设有第二同步带轮，并且两个第二同步带轮上环绕有第二同步带；所述夹具固定在空心轴上。

所述传动箱的两块立板之间还设有两套同步带涨紧装置，两套同步带涨紧装置分别涨紧第一同步带和第二同步带。

所述传动箱的两块立板之间的同步带涨紧装置采用惰轮调节装置。

所述连杆装置的钢丝轮和第二连杆由不同的材料制成。

所述传动箱内的第三转轴的空心轴与实心轴之间的自润滑轴套采用MISUMI(日本米思米公司)的MPBZU系列轴套。

所述传动箱内的第一同步带和第二同步带均采用MISUMI高精度高扭矩的GT系列同步带。

所述夹具上设有T型滑槽。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明取消了传统远程运动中心机构的平行四边形BCGH，通过第一同步带使得第一转轴与第三转轴同步转动，实现了轴线EO与轴线AB保持同步，有效减少了对医生的操作或视线的阻碍，而且实现了对手术工具姿态的精确定位及控制。

(2)本发明的传动箱的第三转轴的空心轴与实心轴之间通过自润滑轴套构成滑动副，空心轴可以用于驱动手术钻等手术工具，实心轴可以用于驱动手术锯刀等手术工具，有效扩展了本发明的适用范围。

(3)本发明的传动箱的两块立板之间还设有两套同步带涨紧装置，两套同步带涨紧装置分别涨紧第一同步带和第二同步带，进一步提升定位及控制的精确性。

(4)本发明的连杆装置的钢丝轮和第二连杆由不同的材料制成，有效防止摩擦副转动时产生粘结。

(5)本发明的传动箱内的第三转轴的空心轴与实心轴之间的自润滑轴套采用MISUMI的MPBZU系列轴套，该轴套采用高强度黄铜合金，并镶嵌有固体润滑剂，耐磨性比干式衬套优异，可承受较大载荷，且摩擦力较小。

(6)本发明的夹具上设有T型滑槽，医生只要将手术工具上的T型夹头插入T型滑槽中，即实现了机器人对手术工具的定位，装配非常方便。